KR20090043539A

KR20090043539A - 전도성 다층 용품 내의 전기 전도성 브릿지

Info

Publication number: KR20090043539A
Application number: KR1020097004124A
Authority: KR
Inventors: 다롤드 딘 티페이; 3세 토마스 마이클 알레스; 토마스 데이비드 엘러트
Original assignee: 킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
Priority date: 2006-08-31
Filing date: 2007-08-14
Publication date: 2009-05-06
Also published as: CN101512743A; US20080057693A1; JP2010503196A; EP2057673A2; WO2008026120A2; WO2008026120A3; MX2009002111A

Abstract

본 발명의 방법은 제1 전기 전도성 회로 경로(22)를 제공하는 단계와, 제2 전기 전도성 회로 경로(24)를 개별적으로 제공하는 단계를 포함한다. 제1 회로 경로의 일부는 사전에 결정된 전기 접합 위치(26)에서 제2 회로 경로의 일부에 기부가 인접하도록 위치된다. 제1 전기 절연 차단층(28)은 제1 접합 위치에서 제1 회로 경로와 제2 회로 경로 사이에 개재되고, 제1 회로 경로는 제1 접합 위치에서 제2 회로 경로에 기계적으로 접합된다. 기계 접합은 제1 접합 위치에서 제1 회로 경로와 제2 회로 경로 사이에 전기 전도성 접합 경로를 제공하도록 구성된다. 기계 접합은 초음파 접합 및/또는 압력 접합을 포함하는 것이 바람직하다.

전기 전도성 회로 경로, 접합 위치, 전기 절연 차단층, 전기 전도성 접합 경로, 전자 프로세서 기구

Description

전도성 다층 용품 내의 전기 전도성 브릿지{ELECTRICAL CONDUCTIVITY BRIDGE IN A CONDUCTIVE MULTILAYER ARTICLE}

본 발명은 전기 회로를 상호 연결하는 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 전기 절연층의 두께를 통해 전기 회로를 상호 연결하기 위한 기술에 관한 것이다.

전기 회로는 종이, 직포, 부직포 및 폴리머 필름과 같은 가요성 기재에 인쇄되거나 또는 적용되어 왔다. 전기 회로는 종래의 잉크 인쇄 기술로 적용된 전기 전도성 잉크를 포함하고, 배지, 라벨 및 태그와 같은 다양한 제품은 인쇄 회로를 포함하였다. 특정 구성에서, 인쇄 회로는 드레이프(drape), 가운, 의복, 개인용 케어 흡수 제품 등과 같은 위생 제품에 사용되어 왔다. 다른 구성에서, 전기/전자 회로는 일회용 유아 기저귀에 위치된 습윤 센서와 같은 소정의 개인 케어 제품에 위치된 센서를 제공하는데 채용되어 왔다.

하지만, 종래의 잉크 인쇄 회로 구성은 단일층의 폴리머 필름 또는 전기 절연 재료로 구성된 다른 가요성 기재의 일측 상에 전도성 잉크의 인쇄를 포함하였다. 절연 기재의 일 측에 위치된 잉크 인쇄 회로로 인해 인쇄 회로를 절연 기재의 반대측에 위치된 협력 센서(cooperating sensor) 또는 다른 외부 전기 모니터링 장 치에 연결하려고 할 때, 문제가 발생할 수 있다. 절연 기재의 두께를 통해 형성된 상호 연결 전도성 경로는 기재의 소정 특성을 과도하게 저하시킨다. 예컨대, 기재가 대체로 액체 불투과성인 것이 요구될 때, 절연 기재의 두께를 통해 전도성 경로를 형성하면 소정 수준의 액체 불투과성이 과도하게 열화된다. 그 결과, 액체 불투과성 기재 및 협력 모니터링 장치가 의복에 채용되었을 때, 상호 연결 전도성 경로를 의복 착용자에게 과도한 불쾌함을 유발할 수 있는 의복 위치에 위치 설정할 필요가 있었다. 또한, 착용자가 활동 중에 기재 재료의 이동에 의해 발생되는 기계적 응력 피로로 인한 파손에 충분하게 저항할 수 있는 강하고 신뢰적인 전기 및 기계 상호 연결을 형성하기가 어려웠다.

일반적으로, 본 발명은 제1 전기 전도성 회로 경로를 제공하는 단계와, 이와는 별개로 제2 전기 전도성 회로 경로를 제공하는 단계를 포함하는 특유의 공정 및 방법을 제공한다. 제1 회로 경로의 일부는 사전에 결정된 제1 접합 위치에서 제2 회로 경로의 일부에 기부가 인접하도록 위치된다. 제1 전기 절연 차단층은 제1 접합 위치에서 제1 회로 경로와 제2 회로 경로 사이에 개재되고, 제1 회로 경로는 제1 접합 위치에서 제2 회로 경로에 기계적으로 접합된다. 기계 접합은 제1 접합 위치에서 제1 회로 경로와 제2 회로 경로 사이에 전기 전도성 접합 경로를 제공하도록 구성된다. 특정 양태에서, 기계 접합은 초음파 접합을 포함할 수 있다. 다른 양태는 센서 데이터를 제공하는 센서 기구에 작동적으로 연결된 제1 전기 전도성 회로 경로를 가질 수 있다. 다른 양태에서, 제2 전기 전도성 회로 경로는 센서 데이터를 수신하고 선택된 신호 데이터를 제공하는 전자 프로세서 기구에 작동적으로 연결될 수 있다.

다양한 양태와 구성을 합체하여, 본 방법은 전기 절연 기재의 대향 측에 위치된 전기 전도성 회로 경로들 사이에 소정의 전기 전도성 상호 연결 경로를 제공한다. 상호 연결된 전도성 경로는 기재의 두께 치수를 통해 관통 및 연장할 수 있으며, 상호 연결 전도성 경로의 형성은 기재의 소정의 특성을 작동적으로 유지하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 상호 연결 전도성 경로의 형태는 기재의 소정의 액체 불투과성 차단 특성을 작동적으로 유지하도록 구성될 수 있다. 그 결과, 상호 연결 전도성 경로는 더 넓은 범위의 위치에 위치될 수 있으며 더 큰 융통성을 제공하는 것을 도울 수 있다. 예컨대, 전도성 경로가 절연 기재의 일측에 위치된 회로 경로를 대응 센서 또는 기재의 반대측에 위치된 다른 외부 전기 모니터링 장치에 상호 연결할 때, 전도성 경로는 착용자에게 개선된 편안함을 제공하는 위치에 모니터링 장치를 협력적으로 위치시킬 수 있는 위치를 가질 수 있다. 다른 양태에서, 상호 연결 전도성 경로의 형태는 선택된 구성 요소들 사이에 소정 수준의 기계적 접합 강도를 제공하도록 구성될 수 있다. 그 결과, 상호 연결 전도성 경로의 형태는 개선된 신뢰성을 제공하도록 구성될 수 있다. 제1 전기 전도성 회로 경로가 제1 기재에 적용되고 제2 전기 전도성 회로 경로가 제2 기재에 적용되면, 기계적 접합은 상호 연결 경로의 기계적 강도를 보조하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 제1 기재의 일부는 접합된 상호 연결 전도성 경로의 총 기계적 강도를 증가시키도록 제2 기재의 일부에 접합될 수 있다. 더 높은 기계적 강도는 사용자의 이동에 의해 발생되는 응력으로부터 생성된 상호 연결 전도성 경로의 기계적 피로에 의해 유발된 전도성 경로의 전기적 파손을 감소하는 것을 도울 수 있다. 또한, 회로 경로의 더욱 복잡한 어레이가 더 적은 층의 기재 재료로 생성될 수 있다. 층이 감소된 기재 재료는 전체 최종 제품의 두께를 감소하는 것을 도울 수 있으며, 소정의 최종 제품의 가요성을 증가시키는 것을 도울 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면과 함께 취해진 본 발명의 후속 설명을 참조하면 더욱 잘 이해될 것이다.

도 1은 제1 회로 경로가 기재의 제1 주 지향 표면에 위치되고 전기 전도성 접합 경로에 의해 기재의 반대쪽 제2 주 지향 표면에 위치된 제2 회로 경로에 연결된, 대표적으로 도시된 차단층 기재의 평면도를 도시한다.

도 1A는 도 1의 섹션 1A-1A를 따라 취해진 기재 및 관련 회로 경로의 대표적인 단면도를 도시한다.

도 2는 제1 회로 경로가 제1 기재에 위치되고, 제2 회로 경로가 제2 기재에 위치되고, 제3 회로 경로가 제3 기재에 위치되고, 제1 회로 경로는 제2 기재의 두께를 통해 제1 전기 전도성 접합 경로를 따라 제2 회로 경로에 연결되고, 제2 회로 경로는 제3 기재의 두께를 통해 제2 전기 전도성 접합 경로를 따라 제3 회로 경로에 연결되는 대표적인 구성의 평면도를 도시한다.

도 3은 전기 전도성 접합 경로의 저항을 결정하기 위한 대표적인 개략 구성을 도시한다.

도 4는 절연 기재의 내측 표면에 위치되고 기재를 통과하는 전도성 경로를 따라 회로 경로에 상호 연결된 센서 또는 다른 외부 전기 모니터링 장치와 기재의 반대쪽 외부 표면에 위치된 협력 프로세서를 갖는 대표적인 용품의 부분 절결 사시도를 도시한다.

도 5는 기재를 통과하는 전도성 접합 경로 상에 위치되어 제2 회로 경로로 연결된 제1 회로 경로와, 기재의 반대쪽 외부 표면에 위치된 협력 프로세서의 다른 대표적 구성의 사시적 부분도를 도시한다.

본원에 사용되었을 때, 용어 "포함하다", "포함" 및 이러한 어근 "포함하다"로부터의 다른 파생어는 임의의 개시된 구성, 요소, 정수, 단계 또는 구성 요소의 존재를 열거하는 개방식 용어로 의도되었으며, 하나 이상의 다른 구성, 요소, 정수, 단계, 구성 요소 또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하는 것을 의미하지 않는다.

용어 "입자", "입자들", "미립자", "미립자들" 등은 재료가 일반적으로 개별 유닛의 형태인 것을 의미한다. 유닛들은 과립, 분말, 구체, 가루화된 재료 등과 이들의 조합을 포함할 수 있다. 입자들은 예컨대, 입방형, 막대형, 다면형, 구형 또는 반구형, 원형(rounded) 또는 반원형, 각진형, 불규칙형 등과 같은 임의의 원하는 형상을 가질 수 있다. 바늘, 박편 및 섬유와 같이 최대 치수/최소 치수 비율이 큰 형상도 이에 포함되는 것으로 간주된다. 또한, 용어 "입자" 또는 "미립자"는 개별적인 입자, 미립자 등을 하나 이상 포함하는 집괴를 포함할 수도 있다. 또 한, 입자, 미립자 또는 이들의 소정 집괴는 한 종류 이상의 재료로 구성될 수 있다.

본원에 사용된 용어 "부직"은 식별 가능한 반복 방식이 아니라 개재된 개별 섬유 또는 필라멘트 구조를 갖는 섬유 웨브를 의미한다.

본원에 사용된 용어 "스펀본드" 또는 "스펀본드 섬유"는 복수의 가늘고 대체로 원형인 방적구의 모세관(capillary)으로부터 용융된 열가소성 재료의 필라멘트를 사출(extrude)한 후, 사출된 필라멘트의 직경을 빠르게 감소시켜 형성된 섬유를 의미한다.

본원에 사용된 문구 "멜트블로운 섬유"는 복수의 가늘고 대체로 원형인 다이 모세관을 통해 용융된 열가소성 재료를 용융된 실 또는 필라멘트로 사출하여 형성된 섬유를 의미하며, 이때 이러한 다이 모세관은 직경을 감소시키기 위해 용융된 열가소성 재료의 필라멘트를 가늘게 하는 고속의 대체로 가열된 가스(예컨대, 공기) 스트림 내로 사출된다. 그 결과 멜트블로운 섬유는 고속 가스 스트림에 의해 운반되고 임의로 분산된 멜트블로운 섬유의 웨브를 형성하도록 수집 표면에 적층된다.

본원에 사용된 "코폼(coform)"은 멜트블로운 섬유의 스트림으로 공기 부유식 셀룰로오스를 취입하면서 멜트블로운 폴리머 재료를 에어 포밍(air forming)에 의해 형성된 멜트블로운 섬유 및 셀룰로오스 섬유의 혼합물을 의미한다. 나무 섬유를 포함하는 멜트블로운 섬유는 예컨대 유공성(foraminous) 벨트에 의해 제공되는 형성 표면상에 수집된다. 형성 표면은 스펀본디드 섬유 재료와 같은, 형성 표면상 에 배치된 가스 투과성 재료를 포함할 수 있다.

본원에 사용된 문구 "흡수 용품"은 체액을 흡수 및 수용하는 장치를 의미하며, 더욱 상세하게는 신체로부터 배출된 다양한 액체를 흡수 및 수용하도록 피부에 대해 또는 피부에 인접하여 배치된 장치를 의미한다. 본원에서 용어 "일회용"은 일회 사용 후 세탁되거나 또는 흡수 용품으로서 재저장 또는 재사용되지 않는 흡수 용품을 의미한다. 이러한 일회용 흡수 용품의 예들은 외과적 드레이프, 가운 및 스터릴 랩(sterile wrap)을 포함하는 건강 케어 관련 제품과, 여성용 위생 제품[예컨대, 위생 냅킨, 팬티라이너, 탐폰, 음순간 장치(interlabial device)], 유아 기저귀, 아동용 훈련 바지, 성인용 실금 제품 등과 같은 개인용 케어 흡수 제품과, 흡수 와이프 및 커버링 매트를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.

예컨대, 많은 개인용 케어 흡수 제품과 같은 일회용 흡수 제품은 액체 투과성 상부 시트, 상부 시트에 결합된 대체로 액체 불투과성인 후방 시트 및 상부 시트와 후방 시트 사이에 위치되어 고정된 흡수 코어를 포함할 수 있다. 상부 시트는 흡수 제품에 의해 보유 또는 저장되도록 의도된 액체가 작동적으로 투과될 수 있으며, 후방 시트는 대체로 불투과성이거나 또는 상기 의도된 액체에 작동적으로 불투과성일 수 있다. 또한, 흡수 제품은 액체 심지층(wicking layer), 액체 분산층, 차단층 등과 이들의 조합과 같은 다른 구성 요소를 포함할 수 있다. 일회용 흡수 용품들과 이들의 조합은 의복 지향 표면과 신체 지향 표면을 제공하도록 작동할 수 있다. 본원에 사용된 "신체 지향 표면"은 통상의 사용 중 착용자의 신체를 향해 배치되거나 또는 착용자의 신체에 인접하여 배치되도록 의도된 제품 또는 구 성 요소의 표면을 의미하는 반면에, "외부 표면" 또는 "외부 지향 표면"은 반대쪽에 위치되어 통상의 사용 중 착용자의 신체로부터 멀리 지향되도록 배치된 것을 의미한다. 외부 표면은 흡수 제품이 착용되었을 때, 착용자의 속옷을 향해 배치되거나 또는 착용자의 속옷에 인접하게 배치되도록 배열될 수 있다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 전기 차단층의 두께를 통과하는 작동식 전기 전도성 경로를 형성하는 독특한 방법은 제1 전기 전도성 회로 경로(22)를 제공하는 단계와, 이와 별개로 제2 전기 전도성 회로 경로(24)를 제공하는 단계를 포함한다. 제1 회로 경로의 일부는 사전에 결정된 제1 전기 전도성 접합 위치(26)에서 제2 회로 경로의 일부에 기부가 인접하도록 위치될 수 있으며, 제1 전기 절연 차단층(28)이 제1 접합 위치에서 제1 회로 경로와 제2 회로 경로 사이에 개재된 구성으로 작동식으로 제공될 수 있다. 제1 회로 경로(22)는 제1 접합 위치(26)에서 제2 회로 경로(24)에 기계적으로 접합되었으며, 이러한 기계적 접합은 제1 접합 위치(26)에서 적어도 차단층(28)의 두께 치수(42)를 통해 제1 회로 경로와 제2 회로 경로 사이에 제1 전기 전도성 접합 경로(30)를 제공하도록 구성되었다. 바람직하게는, 이러한 기계적 접합은 초음파 접합을 포함한다.

다양한 양태 및 구성을 단독으로 또는 소정의 조합으로 합체함으로써, 본 발명의 방법은 전기 절연 기재의 양측에 위치된 전기 전도성 회로 경로들 사이에 바람직한 전기 전도성 상호 연결 경로를 제공할 수 있다. 본 방법은 전기 절연 재료의 개재층의 두께 치수를 통해 소정의 회로 경로를 효율적이고 경제적으로 상호 연결할 수 있다. 상호 연결 전도성 경로는 기재의 두께 치수를 통과하여 연장할 수 있으며, 상호 연결 전도성 경로의 형태는 기재의 소정 특성을 작동적으로 유지하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 상호 연결 전도성 경로의 형태는 기재의 소정의 액체 불투과성 차단 특성을 작동적으로 유지하도록 구성될 수 있다. 그 결과, 상호 연결 전도 경로는 더 큰 범위의 위치에 위치 설정될 수 있으며 더 큰 융통성을 제공하는 것을 도울 수 있다. 예컨대, 전도성 경로가 절연 기재의 일 측에 위치된 회로 경로를 기재의 반대측에 위치된 협력 센서 또는 다른 외부 전기 모니터링 장치에 상호 연결할 때, 전도성 경로는 착용자에게 개선된 편안함을 제공하는 위치에 모니터링 장치의 편리한 협력 위치 설정을 가능하게 하는 위치를 가질 수 있다.

다른 양태에서, 상호 연결 전도성 경로의 형태는 소정의 구성 요소들 사이에 소정 수준의 기계적 접합 강도를 제공하도록 구성될 수 있다. 그 결과, 상호 연결 전도성 경로의 형태는 개선된 신뢰성을 제공하도록 구성될 수 있다. 제1 전기 전도성 회로 경로가 제1 기재에 적용되고 제2 전기 전도성 회로 경로가 제2 기재에 적용되었을 때, 기계적 접합의 분포 및 배열은 상호 연결 경로의 기계적 강도를 보충하고 전도성 접합 경로의 내구를 증가시키도록 구성될 수 있다. 예컨대, 제1 기재의 일부(예컨대, 제1 회로 경로에 인접한 부분)는 대응하는 국부 접합 경로의 기계적 강도를 보충하여 접합된 상호 연결 전도성 경로의 전체 기계적 강도를 증가시키도록 제2 기재의 일부(예컨대, 제2 회로 경로에 인접하게 위치된 부분)에 접합될 수 있다. 더 높은 기계적 강도는 상호 연결 전도성 경로의 기계적 피로를 통한 전도성 경로의 전기적 파손을 감소시키는 것을 도울 수 있다. 이러한 피로는 예컨대, 사용자의 이동에 의해 발생되는 응력 및 변형으로부터 발생할 수 있다. 또한, 회로 경로의 더욱 복잡한 어레이가 매우 적은 층의 기재 재료로 생성될 수 있다. 감소된 층의 기재 재료는 전체 최종 제품의 두께를 감소시키는 것을 도울 수 있으며 소정의 최종 제품의 가요성을 증가시키는 것을 도울 수 있다.

제1 전기 전도성 회로 경로(22)는 제1 전기 전도성 재료를 포함할 수 있고, 제2 전기 전도성 회로 경로(24)는 제2 전기 전도성 재료를 포함할 수 있다. 제1 전기 전도성 재료와 제2 전기 전도성 재료는 상이하거나 또는 필요한 경우 대체로 동일할 수도 있다. 유사하게, 임의의 추가적인 전기 전도성 회로 경로가 대응하는 전기 전도성 재료를 포함할 수 있으며, 각각의 전기 전도성 재료는 다르거나 또는 임의의 다른 채용된 전기 전도성 재료와 대체로 동일할 수 있다. 본 방법의 다양한 구성에서, 개별적인 회로 경로는 임의의 작동적 전도성 재료를 포함할 수 있다. 적절한 전도성 재료는 예컨대, 금, 은, 구리, 알루미늄, 니켈, 코발트, 탄소 도핑된(carbon-doped) 재료, 전도성 폴리머 등과 이들의 조합을 포함할 수 있다. 전도성 재료는 전도성 호일, 전도성 라미네이트, 전도성 트레이스, 전도성 잉크 등과 이들의 조합 형태를 가질 수 있다.

개별 회로 경로는 전자적이거나 또는 비전자적일 수 있는 추가의 구성 요소를 포함할 수 있다. 전자적 구성 요소는 저항, 커패시터, 인덕터 등과 이들의 조합과 같은 패시브 구성 요소를 포함할 수 있다. 액티브 구성 요소는 트랜지스터, 다이오드, 작동식 증폭기, 집적 회로 구성 요소, 마이크로프로세서 구성 요소 등과 이들의 조합을 포함할 수 있다.

제1 전기 절연 차단층(28)과 임의의 다른 채용된 전기 절연층은 임의의 작동 기술을 채용하여 제공될 수 있다. 예컨대, 소정의 차단층은 대응하는 회로 경로 내에 채용된 대응하는 전도성 재료와 일체로 형성될 수 있다. 대안으로, 소정의 차단층은 대응하거나 관련된 회로 경로 재료에 후속하여 조립되는 개별적으로 제공된 차단 재료 층일 수 있다. 차단층은 대체로 모놀리식일 수 있거나 또는 필요한 경우 부 구성 요소, 부층, 박막, 층 등을 포함할 수도 있다.

본 방법의 다양한 배열에서, 개별적인 전기 절연 차단층은 임의의 작동적 전기 절연 재료를 포함할 수 있다. 적절한 전기 절연 재료는 예컨대, 유리, 유리 섬유, 셀룰로오스, 셀룰로오스 섬유, 고무, 천연 또는 합성 엘라스토머, 엘라스토머 섬유, 플라스틱, 폴리머 필름 등과 이들의 조합을 포함할 수 있다.

도 1 및 도 1A를 참조하면, 제1 전기 전도성 회로 경로(22)가 전류에 대체로 비전도적인 제1 기재에 적용될 수 있으며, 제1 기재는 제1 전기 절연 차단층(28)을 제공하도록 구성될 수 있다. 특정 구성에서, 제1 전기 전도성 회로 경로(22)는 제1 기재의 제1 주요 지향 표면(32)에 적용될 수 있으며, 제2 전기 전도성 회로 경로(24)는 제1 기재의 반대쪽 제2 주 지향 표면(34)에 적용될 수 있다.

도 2를 참조하면, 대안적 구성은 제1 기재의 제1 주 지향 표면에 적용된 제1 전기 전도성 회로 경로(22)를 가질 수 있으며, 제2 기재에 적용된, 개별적으로 제공된 제2 전기 전도성 회로 경로(24)를 가질 수 있다. 소정의 구성에서, 개별적인 기재는 전류에 대체로 비전도적이도록 구성될 수 있다. 따라서, 제1 기재는 제1 전기 절연 차단층(28)을 제공하도록 구성될 수 있으며, 제2 기재는 제2 전지 절연 차단층(36)을 제공하도록 구성될 수 있다.

특정 구성에서, 전도성 경로[예컨대, 전기 전도성 접합 경로(30)]를 형성하도록 채용된 기계적 접합은 상호 연결 경로의 기계적 강도를 보충함으로써 증가된 신뢰성을 제공하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 적어도 제1 기재의 선택된 부분[예컨대, 접합 경로(30)에 인접한 차단층(28)의 일부]은 제2 기재의 적어도 선택된 부분[예컨대, 접합 경로(30)에 인접한 차단층(36)의 일부]에 접합될 수 있어, 대응하는 국부 접합 경로의 기계적 강도를 증가시키는 것을 도울 수 있으며 인접하여 접합된 상호 연결 전도성 경로의 전체 기계적 부착 강도를 증가시키는 것을 도울 수 있다. 더 높은 기계적 부착 강도는 상호 연결 전도성 경로의 기계적 피로에 의해 유발되는 전도성 경로의 전기적 파손을 감소시키는 것을 도울 수 있다. 이러한 피로는 사용자의 일상적인 움직임에 의해 발생된 응력 및 변형에 의해 생성될 수 있다.

또한, 본 방법은 제3 전기 전도성 회로 경로(38)를 제공하는 단계와, 제2 회로 경로(24)의 일부를 사전에 결정된 제2 접합 위치(40)에서 제3 회로 경로(38)의 일부에 기부가 인접하도록 위치시키는 단계를 포함한다. 제2 전기 절연 차단층(36)은 제2 접합 위치(40)에서 제2 회로 경로(24)와 제3 회로 경로(38) 사이에 개재될 수 있으며 제2 회로 경로(24)는 제2 접합 위치에서 제3 회로 경로(38)에 기계적으로 접합될 수 있는데, 이때 기계적 접합은 제2 접합 위치(40)의 위치에서 제2 차단층(36)의 두께 치수(42)를 통해 제2 회로 경로(24)와 제3 회로 경로(38) 사이에 제2 전기 전도성 접합 경로(50)를 작동적으로 제공하도록 구성된다.

도 2를 참조하면, 예컨대 대표적인 구성은 제1 기재[예컨대, 차단층(28)] 상 에 위치되어 작동적으로 부착된 제1 회로 경로(22)와, 제2 기재[예컨대, 차단층(36)] 상에 위치되어 작동적으로 부착된 제2 회로 경로(24)와, 제3 기재[예컨대, 차단층(52)] 상에 위치되어 작동적으로 부착된 제3 회로 경로(38)를 구비할 수 있다. 특정 양태에 있어서, 제1 회로 경로(22)는 제2 기재의 두께를 통해 연장하는 제1 전기 전도성 접합 경로(30)를 따라 제2 회로 경로(24)에 작동적으로 연결될 수 있다. 또한, 제2 회로 경로(24)는 제3 기재의 두께를 통해 연장하는 개별적으로 제공된 다른 전기 전도성 접합 경로(50)를 따라 제3 회로 경로(38)에 작동적으로 연결될 수 있다. 그 결과, 회로 경로의 더욱 복잡한 어레이가 매우 적은 층의 기재 재료로 더욱 효율적으로 생성될 수 있다. 기재 재료의 감소된 층은 전체 최종 제품의 두께를 감소하는데 도움이 되며, 소정의 최종 제품의 가요성을 증가시키는데 도움이 된다.

유사한 방식으로, 추가적인 전기 전도성 회로 경로와 추가적인 전기 절연 차단층이 대응하는 소정 접합 위치에서 대응 회로 경로들 사이에 전기 절연 차단층을 개재하도록 교번식으로 적층될 수 있어, 본 방법의 추가적인 조합 및 더욱 복잡한 구성을 제공한다. 대응 회로 경로의 부분들은 대응하는 사전에 결정된 대응 접합 위치에서 서로 기부가 인접하도록 작동적으로 위치될 수 있으며, 기계적 접합은 대응하는 접합 위치에서 대응하는 차단층의 양측 상의 회로 경로들 사이에 전기 전도성 접합 경로를 제공하도록 채용될 수 있다.

개별 기재층 또는 전기 절연 차단층은 임의의 적절한 재료에 의해 제공될 수 있다. 예컨대, 기재 또는 차단 재료는 폴리머 필름, 직포, 부직포, 스펀본드 섬 유, 멜트블로운 섬유, 코폼 섬유 재료, 엘라스토머 필름, 엘라스토머 복합재 재료, 비전도성 코팅, 비전도성 라미네이트 등과 이들의 조합을 포함할 수 있다.

개별 기재층 또는 차단층은 천연 및/또는 합성 재료를 포함할 수 있다. 소정의 구성에서, 개별 기재층 또는 차단층은 합성 폴리머 재료를 포함할 수 있다. 이러한 폴리머 재료는 예컨대, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 멜트-사출 성형 가능 폴리머 섬유 등과 이들의 조합을 포함할 수 있다.

개별적인 기재층 또는 전기 절연 차단층은 소정의 연화점(softening point)을 갖는 재료에 의해 제공될 수 있다. 본 개시를 위해, 연화점은 재료가 작동 방식으로 소성적으로 유동할 수 있는 온도이다. 재료의 소성적 유동은 본원에 개시된 접합 방법 또는 기술 중 하나에 의해 개시될 수 있다. 특정 양태에 있어서, 개별 기재 또는 차단 재료의 연화점 온도는 적어도 최소값이 약 38℃일 수 있다. 다르게는 연화점은 적어도 약 50℃일 수 있으며, 소정의 이점을 제공하기 위해 선택적으로 적어도 약 60℃일 수도 있다. 다른 양태에서, 개별 기재 또는 차단 재료의 연화점은 소정의 효율을 제공하기 위해 최대값이 약 150℃ 이상까지 일 수 있다.

연화점 온도가 너무 낮으면, 과도한 변형 문제가 접합 위치에서 발생하여, 접합 위치에서의 전기 전도성이 과도하게 낮아질 수 있다. 연화점 온도가 너무 높으면, 바람직한 기계적 접합이 달성되지 않을 수 있으며 접합 위치에서 전기 전도성이 적절하지 못할 수 있다.

재료의 연화점 온도의 적절한 결정은 ASTM D1525-06, 플라스틱의 비켓 연화 온도를 위한 표준 시험 방법( Standard Test Method for Vicat Softening Temperature of Plastics )에 따라 계측될 수 있는 비켓 연화 온도(Vicat softening temperature)이다. 일반적으로, 비켓 연화 온도는 단부가 편평한 바늘(flat eneded needle)이 특정 하중 하에서 1㎜ 깊이까지 표본을 관통하는 온도이다. 온도는 재료가 상승된 온도 적용에 사용될 때 예측되는 연화점을 반영한다. 시험 중, 관통 바늘이 에지로부터 적어도 1㎜ 표면에 놓이도록, 시험 표본은 시험 장치 내에 배치된다. 10N 또는 50N의 하중이 표본에 가해진다. 그 후, 표본은 약 23℃의 오일 배스(oil bath) 내로 하강된다. 상기 배스는 바늘이 1㎜를 관통할 때까지 시간당 약 50℃의 속도로 상승한다. 시험 표본은 두께가 3 내지 6.5㎜이고 폭과 길이가 적어도 10㎜이며, 최소 두께를 달성하기 위해 단지 3층만이 적층될 수 있다. 비켓 연화 시험은 바늘이 1㎜를 관통하는 온도를 결정한다. 연화점 온도를 결정하기 위한 적절한 장치는 ATLAS HDV2 DTUL/ 비켓 시험기(Vicat tester) 또는 이에 준하는 장치일 수 있다.

본 방법의 다른 구성은 소정의 가요성 값을 갖는 개별 기재층 또는 전기 절연 차단층을 구성하는 단계를 포함할 수 있다. 가요성은 파열되지 않고 반복적으로 만곡 또는 굴곡될 수 있는 성능과 굽힘의 용의함에 속한 것으로써, 유연함(높은 가요성)으로부터 단단함(낮은 가요성)까지의 범위를 가질 수 있다. 재료의 가요성 및 "감촉(hand)"은 직물 또는 다른 재료의 촉감 품질에 관련될 수 있다. 이러한 촉감 품질은 예컨대, 유연성, 견고성, 신축성, 미세성(fineness), 탄성의 인자와 촉감으로 인지되는 다른 품질을 포함할 수 있다. 예컨대, 노스캐롤라이나주에 소재한 Hoechst Celanese Corporation에 의해 출판된 1990년도 Dictionary of Fiber & Textile Technology 참조.

재료의 굴곡 강성(또는 단단함)을 계측하고, 대응하는 가요성 값을 얻기 위해, 일반적으로 채용된 시험은 굴곡 또는 만곡 시험으로 통상 지칭된다. 일반적으로, 굴곡 강성은 만곡에 대한 저항, 또는 더욱 자세하게는 어떠한 신장도 없는 상태에서 단위 곡률(unit curvature)로 만곡된 단위 폭의 스트립의 양 단부에서의 만곡 커플에 대한 저항이다(ASTM D1388).

선택된 기재의 가요성 값을 결정하기 위해, 시험 재료는 4지점 하중 만곡 시험(뉴욕주 바젤에 소재한 Marcel Dekker, Inc. Brown, R의 1999년도 Handbook of Polymer Testing)에 의해 굴곡된다. 적절한 4지점 하중 만곡 시험은 KES 순수 만곡 시험(KES Pure Bend test)이다. 이 시험은 모델 KES-FB-2 Bending Tester인 KAWABATA 또는 대체로 유사한 장치로 수행될 수 있다. KAWABATA Bending Tester는 일본 교또에 소재한 KATO TECH CO., LTD.로부터 구입할 수 있으며, KAWABATA 장치는 KES 순수 만곡 시험을 수행하기 위한 상세한 지침을 포함한다.

KES 순수 만곡 시험은 가요성 재료를 계측하기 위해 높은 감도를 갖는다. KES 시험이 순수 만곡 시험이기 때문에, 전단 응력은 존재하지 않고 단지 수직 응력만이 존재한다. KES 순수 만곡 시험에서, 만곡 강성 값은 0.5㎝^-1/sec의 일정한 곡률 변화율로 -2.5㎝^- ¹와 2.5㎝^-1 곡률 사이에서 만곡하는 만곡 곡선의 초기 구배로부터 얻어진다.

만곡 강성은 가요성 값을 제공하도록 채용될 수 있으며, 이때,

만곡 강성 = 곡률 0.5㎝^-1 내지 1.5㎝^- ¹와, -0.5㎝^-1 내지 -1.5㎝^-1의 만곡 곡선의 평균 구배이다.

특정 양태에서, 가요성 값(만곡 강성 값)은 적어도 최소값이 약 0.0015 그램힘(gf)*㎠/㎝이다. 다른 양태에서, 가요성 값은 최대값이 약 0.03gf*㎠/㎝까지일 수 있으며, 선택적으로는 소정의 효율을 제공하도록 0.025gf*㎠/㎝까지일 수 있다.

가요성 값이 소정의 값을 벗어난다면, 재료는 과도하게 거친 느낌(harsh feel)을 가질 수 있다. 또한, 재료는 관련 회로 경로, 회로 구성 요소 또는 회로 연결부 상에 과도한 피로 응력 및 변형을 허용할 수 있다.

제1 회로 경로(22) 및/또는 제2 회로 경로(24)와 같은 개별적인 전기 전도성 회로 경로는 관련 전기 전도성 재료의 액체 상태로부터 대응하는 전기 전도성 재료를 인쇄함으로써 적용될 수 있다. 예컨대, 제1 전기 전도성 회로 경로는 제1 전기 전도성 재료의 액체 상태로부터 제1 전기 전도성 재료를 인쇄함으로써 적용될 수 있고, 제2 전기 전도성 회로 경로는 제2 전기 전도성 재료의 액체 상태로부터 제2 전기 전도성 재료를 인쇄함으로써 적용될 수 있다.

개별적인 전기 전도성 재료는 전기 전도성 잉크를 포함할 수 있다. 전도성 잉크는 전기 전도성 재료를 포함하고 다양한 인쇄 공정을 사용하여 소정의 기재상에 포뮬레이팅될 수 있다. 전도성 잉크는 통상 하나 이상의 수지 및/또는 용매를 포함하는 운반체를 포함한다. 예컨대, 산화 방지제, 평탄제(leveling agent), 유동제(flow agent) 및 건조제(drying agent)와 같은 공지된 다른 다양한 잉크 첨가 제가 전도성 잉크에 포함될 수도 있다. 전도성 잉크는 페이스트, 슬러지 또는 분산 형태일 수 있다. 대체로 잉크는 소정의 리올로지(rheology)를 위해 숙련된 전문가에 의해 조절될 수도 있다. 잉크 포뮬레이션은 예컨대, 용매 및 수지와 같은 운반체에 의해 충분히 젖은 전도성 입자로 연마밀(grinding mill) 내에서 혼합되는 것이 바람직하다.

전도성 재료는 은, 구리, 금, 팔라듐, 플래티늄, 탄소 또는 이들 입자의 조합을 포함할 수 있다. 전도성 재료의 평균 입자는 약 0.5㎛ 내지 약 20㎛의 범위 내에 있을 수 있다. 바람직하게는, 평균 입자 크기는 약 2㎛ 내지 약 5㎛일 수 있다. 대안으로, 평균 입자 크기는 약 3㎛일 수 있다. 전도성 트레이스 또는 회로 경로 내의 전도성 재료의 양은 건조 중량(dry weight) 기준으로 약 60% 내지 약 90%일 수 있다. 바람직하게는, 전도성 트레이스 내의 전도성 재료의 양은 건조 중량 기준으로 약 75% 내지 약 85%일 수 있다.

전기 전도성 입자는 박편(flake) 및/또는 분말일 수 있다. 특정 구성에서, 전도성 박편은 약 2 내지 약 50의 평균 종횡비를 가지며, 바람직하게는 약 5 내지 약 15의 종횡비를 갖는다. 종횡비는 입자의 가장 작은 선형 치수에 대한 입자의 가장 큰 선형 치수의 비이다. 예컨대, 타원형 입자의 종횡비는 장축을 따르는 직경을 단축을 따르는 직경으로 나눈 것이다. 박편에 대해, 종횡비는 박편의 길이를 가로지르는 가장 긴 치수를 두께로 나눈 것이다.

적절한 전도성 박편은, 대체로 약 2㎛ 내지 약 18㎛의 입자 크기 분포를 갖는 P185-2 박편, 대체로 약 0.5㎛ 내지 약 5㎛의 입자 크기 분포를 갖는 P264-1 및 P264-2 박편, 대체로 약 1㎛ 내지 약 10㎛의 입자 크기 분포를 갖는 P204-2 박편, 대체로 약 1㎛ 내지 약 8㎛의 입자 크기 분포를 갖는 P204-3 박편, 대체로 약 2㎛ 내지 약 9㎛의 입자 크기 분포를 갖는 P204-4 박편, 대체로 약 1㎛ 내지 약 9㎛의 입자 크기 분포를 갖는 EA-2388 박편, 대체로 약 0.5㎛ 내지 약 22㎛의 입자 크기 분포를 갖고 약 2.8㎛의 평균값을 갖는 SA-0201 박편, 대체로 약 1㎛ 내지 약 6㎛의 입자 크기 분포를 갖는 RA-0001 박편, 대체로 약 2㎛ 내지 약 17㎛의 입자 크기 분포를 갖는 RA-0015 박편, 및 대체로 약 2㎛ 내지 약 62㎛의 입자 크기 분포를 갖고 약 12㎛의 평균값을 갖는 RA-0076 박편을 상표명으로 하여 METALOR(미국 매사추세츠주 애틀보로에 소재)에 의해 판매되는 것을 포함한다.

적절한 은 분말은 대체로 약 0.4㎛ 내지 4㎛의 입자 크기 분포를 가지며 약 1.2㎛인 평균값을 갖는 C-0083P 분말, 대체로 약 0.4㎛ 내지 6.5㎛의 입자 크기 분포를 갖고 약 1.7㎛의 평균값을 갖는 K-0082P 분말, 및 대체로 약 1㎛ 내지 4㎛의 입자 크기 분포를 갖는 K-1321 P 분말을 상표명으로 하여 METALOR에 의해 판매되는 것을 포함한다.

전도성 잉크는 수지를 포함할 수 있다. 적절한 수지는 예컨대, 폴리머, 폴리머 혼합물, 지방산 등과 이들의 혼합을 포함한다. 특정 구성에서, 알키드 수지가 채용될 수 있다. 이러한 수지의 예는 Lawter International(미국 위스콘신주 케노사에 소재)의 LV-2190, LV-2183 및 XV-1578 알키드 수지를 포함한다. Crystal Gloss Metallic Amber 수지, Z-kyd 수지 및 Kerley Ink로부터 구입 가능한 알칼리 정제 아마인 기름 수지(alkali refined linseed oil resin)도 적절하다. Ron Ink Company(미국 뉴욕주 로체스터에 소재)로부터 구입 가능한 것과 같은 소이 수지(soy resin)도 적절하다.

전도성 잉크 포뮬레이션에 사용하는 용매는 공지되어 있으며, 사용자는 특정 인쇄 용도에 사용하기 위해 적절한 용매의 수를 용이하게 식별할 수 있다. 용매는 습량 기준에서 중량의 대체로 약 3% 내지 40%의 잉크를 포함할 수 있다. 이 양은 수지의 점성과, 용매의 용매화 특성과, 임의의 주어진 인쇄 방법에 대한 전도성 입자 크기, 분포 및 표면 형태를 포함하는 다양한 인자에 따라 변경될 수 있다. 일반적으로 용매는 소정의 잉크 리올로지가 얻어질 때까지 잉크 혼합물에 부가될 수 있다. 바람직한 리올로지는 사용된 인쇄 방법에 따라 결정될 수 있으며, 숙련된 인쇄 기술자 및 잉크 제조 업자에게 공지되어 있다.

전도성 잉크 내의 용매는 탄화수소 용매, 물, 이소프로필 알코올과 같은 알코올, 및 이들의 조합과 같은 무극성 용매를 포함할 수 있다. 특정 구성은 지방족 탄화수소 용매(aliphatic hydrocarbon solvent)를 포함할 수 있다. 적절한 용매의 예는 Exxon Corporation(미국 텍사스주 휴스톤에 소재)의 ISOPAR H 지방족 탄화수소 용매, Exxon Corporation의 EXX-PRINT M71a 및 EXX-PRINT 274a 지방족 및 방향족 탄화수소 용매, 및 Lawter International(미국 위스콘신주 케노사)의 MCGEE SOL 52, MCGEE SOL 47 및 MCGEE SOL 470 지방족 및 방향족 탄화수소 용매를 포함한다.

다양한 인쇄 기술이 개별적인 전기 전도성 회로 경로 또는 트레이스를 생성하는데 채용될 수 있다. 인쇄 기술은 공지되어 있으며 상업적으로 입수 가능하다. 예컨대, 전기 전도성 잉크는 종이 및 다른 기재상에 잉크를 인쇄하는 공지된 기술 을 사용하여 소정의 기재에 적용될 수 있으며, 이때 상기 공지된 기술은 오프셋-리소그래픽(offset-lithographic)(습윤, 무수 및 건조), 플렉소그래픽(flexographic), 로토그라뷰어(rotogravure)(직접 또는 오프셋), 인탈리오(intaglio), 잉크 젯, 전자 사진(electrophotographic)(예컨대, 레이저 젯 및 사진 복사) 및 레터프레스(letterpress) 인쇄를 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 이러한 인쇄 방법은 회로 보드 상에 트레이스를 형성하기 위한 종래의 방법이 시간 집중적이고(time intensive), 친환경적이지 않으며, 상대적으로 고가인 여러 단계(예컨대, 포토레지스트, 경화 및 에칭)를 포함하기 때문에 바람직하다. 상업적인 인쇄 프레스가 본 발명의 기재상의 인쇄에 사용되는 것이 바람직하다. 상업적 인쇄 프레스는 인쇄 후 잉크를 건조시키기 위해 추가적인 건조 성능을 요구하거나 또는 폴리머 필름을 처리하기 위해[예컨대, 정전하(electrostatic charge)를 처리하기 위해] 변경을 요구할 수도 있다. 이러한 유형의 변경은 공지되어 있으며, 상업적인 인쇄 프레스를 구매할 때 통상적으로 주문할 수 있다. 인쇄 기술에 따라, 약 45.72m/min 내지 약 91.44m/min(약 150ft/min 내지 약 300ft/min)의 범위의 인쇄 속도가 용이하게 달성될 수 있다. 예컨대, 약 304.8m/min(1000ft/min) 이상의 더 빠른 인쇄 속도가 달성될 수도 있다.

전기 전도성 잉크는 사용된 인쇄 공정에 따라 건조식 전도성 트레이스 또는 회로 경로가 약 1㎛ 내지 약 8㎛의 범위 내에 있는 두께 치수를 갖도록 양적으로 바람직하게 적층될 수 있다. 예컨대, 약 2㎛ 내지 약 3㎛의 잉크 필름 두께를 제공하는 단일 인쇄 작업이 충분한 전도성을 얻는데 통상적으로 충분하다. 전도성 잉크는 선택된 기재에 더 많은 전도성 잉크를 전달하기 위해 2회 이상 소정의 기재상에 선택적으로 인쇄될 수 있다. 특정 구성에서, 전도성 잉크는 여러 번의 인쇄시에 발생할 수 있는 정합 문제(registration problem)를 방지하기 위해 단지 1회만 인쇄된다.

선택적으로, 전도성 잉크는 소정의 전도성 트레이스 또는 인쇄 경로를 형성하는 것을 돕기 위해 소정의 건조 온도(drying temperature)에서 건조될 수 있다. 특정 양태에서, 건조는 관련된 협력 기재 내로 트레이스를 매립하는 하는 단계 이전에 수행될 수 있다. 건조 온도는 기재 또는 차단층 재료에 과도한 손상을 방지하도록 선택되는 것이 바람직하다.

전도성 잉크는 임의의 기포 함유 포획 용매(bubble containing trapped solvent)를 최소화하기 위해, 그리고/또는 빠른 용매 증발로부터 핀 구멍 또는 크레이터(crater)를 최소화하기 위해, 모든 또는 일부의 용매 또는 캐리어를 제거하도록 소정의 건조 온도에서 건조될 수 있다. 전도성 잉크는 대류식 오븐과 같은 오븐을 사용하거나, 또는 적외선 및 고주파 건조(radio frequency) 또는 적외선(UV) 방사선을 사용하여 건조될 수 있다. 특정 구성에서, 가열 장치는 대량 생산(large-scale production)을 용이하게 위해 전도성 잉크가 연속 방식으로 건조될 수 있도록 인쇄된 기재가 가열 장치를 관통하도록 설계될 수 있다. 채용된 건조 온도는 사용된 잉크와, 선택된 기재의 연화 온도와, 건조 시간 또는 벨트 속도에 따라 결정된다. 통상적인 건조 온도는 약 52℃ 내지 66℃(약 125℉ 내지 150℉)의 범위 내에 있을 수 있다. UV가 채용되면, 건조 온도는 실온일 수 있다. 건조 단 계 후, 회로 소자는 선택적인 매립 단계 이전에 냉각이 허용될 수 있다. 대안으로, 건조 단계는 트레이스가 건조 온도로 가열될 때 매설 단계와 함께 연속적으로 달성될 수 있다.

본 발명의 다양한 구성에서, 기계적 접합은 가해진 접합 에너지의 적어도 약 80%가 적외선 방사선의 주파수 아래 있는 기계(예컨대, 진동) 또는 전자기 에너지 베어링 주파수(energy bearing frequency)에 의해 제공된 접합에 의해 제공될 수 있다. 바람직하게는 가해진 접합 에너지의 적어도 약 90%가, 더욱 바람직하게는 가해진 접합 에너지의 약 100%까지가 적외선 방사선의 주파수 아래 있는 에너지 베어링 주파수에 의해 제공되었다. 특히, 기계 접합은 30GHz(기가 헤르츠) 아래에 있는 가해진 기계 또는 전자기 에너지 주파수에 의해 유도될 수 있다. 따라서, 대체로 기계적 접합은 대체로 적외선 방사선의 주파수를 제외하고 대체로 적외선 방사선의 주파수보다 높은 주파수를 제외한 에너지 주파수에 의해 유도되었다. 예컨대, 기계적 접합은 초음파 접합, 압력 접합, 고주파 용접, 마이크로웨이브 용접 등과 이들의 조합을 포함할 수 있다. 소정의 구성에서, 본 방법은 초음파 접합, 또는 초음파 접합과 압력 접합의 조합을 포함할 수 있다.

채용된 기계적 접합은 작동적으로 연속적인 전기 접속을 제공할 수 있는 기계적 접합을 형성한다. 소정의 구성에서, 기계적 접합은 협력 회로 경로들 사이(예컨대, 제1 회로 경로와 협력하는 제2 회로 경로 사이)에 개재된 차단층 재료[예컨대, 차단층(28)]의 두께를 통한 접합 경로[예컨대, 접합 경로(30)]를 따라 작동적이며 전기 전도성인 상호 연결부를 형성할 수 있다. 기계적 접합을 통한 전기 전도성은 접합 경로에 의해 상호 연결된 개별 회로 경로를 형성하도록 채용된 구성 요소 재료의 전기 전도성의 함수일 수 있다. 특정 양태에서, 접합 경로를 통한 전도성은 상대적으로 낮은 전도성을 갖는 회로 경로의 전도성의 적어도 약 80%일 수 있다. 바람직하게는, 접합 경로를 통한 전도성은 상대적으로 낮은 전도성을 갖는 회로 경로의 전도성의 적어도 약 90%일 수 있다. 더욱 바람직하게는, 기계적 접합을 통한 전도성은 상대적으로 낮은 전도성을 갖는 회로 경로의 전도성의 적어도 약 95%일 수 있다.

초음파 접합은 적절한 클램핑 압력(moderate clamping pressure)을 선택된 접합 구역에 가하고 소정의 접합이 달성될 때까지 선택된 접합 구역에 초음파 주파수로 진동 전단 작용(vibratory shearing action)을 가함으로써 고체 재료를 작동적으로 접합하는 종래의 방법이다. 초음파 접합 시스템의 상세한 설명은 다양한 공보에 개시되어 있다. 예컨대, 발명의 명칭이 "초음파 접합용 기계(MACHINE FOR ULTRASONIC BONDING)"인, 1997년 1월 7일 특허된 미국 특허 제5,591,298호와, 발명의 명칭이 "단속식 접합용 램프식 초음파 접합 앤빌 및 방법(RAMPED ULTRASONIC BONDING ANVIL AND METHOD FOR INTERMITTENT BONDING )"인, Jack Lee Couillard 등에 2003년 2월 11일 허여된 미국 특허 제6,517,671호를 참조하라.

본 방법의 소정의 구성에서, 개별적인 접합 위치(26, 40)에 위치된 회로 경로의 적어도 일부분 내의 개별 전도성 재료는 선택된 두께 치수를 가질 수 있다. 대표적으로 도시된 바와 같이, 예컨대 제1 회로 경로(22)의 전도성 재료는 두께(23)를 갖고, 제2 회로 경로(24)의 전도성 재료는 두께(25)를 갖는다. 특정 구 성은 후속하는 접합 작업 전에 결정된 바와 같이 선택된 조합 두께로 개별 접합 위치에서 전도성 재료의 적어도 일부분을 구성할 수 있다. 특정 양태에서, 접합을 위해 지정된 회로 경로 내의 전도성 재료의 조합된 두께는 적어도 최소 두께가 약 9㎛일 수 있다. 개별 접합 위치에서의 전도성 재료의 조합된 두께는 적어도 약 10㎛일 수도 있으며, 선택적으로는 성능을 개선시키기 위해 약 12㎛일 수도 있다. 다른 양태에서, (접합 전에 결정된 바와 같이) 개별 접합 위치에서의 전도성 재료의 조합된 두께는 약 50㎛까지일 수 있거나, 또는 소정의 이득을 제공하기 위해 그 이상일 수 있다.

다른 구성에서, 개별 접합 위치(26, 40)에 위치된 회로 경로의 적어도 일부분의 전도성 재료는 접합을 위해 지정된 회로 경로들 사이에 개재된 기재 또는 차단층의 두께의 소정의 백분율인 선택된 조합된 두께(접합 전)를 가질 수 있다. 특정 양태에서, 조합된 두께(접합 전)는 최소값이 적어도 개재된 기재 또는 차단층의 두께의 약 5%일 수 있다. 조합된 두께는 개재된 기재 또는 차단층 두께의 적어도 약 25%일 수도 있으며, 선택적으로는 개선된 성능을 제공하기 위해 개재된 기재 또는 차단층 두께의 적어도 약 50%일 수도 있다. 다른 양태에서, 개별 접합 위치에서의 전도성 재료의 조합된 두께는 개재된 기재 또는 차단층 두께의 약 60%까지 일 수 있거나, 또는 소정의 이득을 제공하기 위해 그 이상일 수도 있다.

접합 작업은 소정의 접합 패턴을 갖는 작동적 접합을 포함할 수 있으며, 이러한 접합 패턴은 대응하는 상호 연결 접합 경로를 통해 제1 회로 경로로부터 제2 회로 경로로 연장하는 소정의 전기 전도성 경로를 파괴 또는 과도하게 파손하는 것 을 대체로 방지하도록 구성될 수 있다. 접합 패턴은 매우 불연속적이고, 소정의 구성에서 접합 패턴은 지정된 접합 위치에 대해 단속적이고 분산된 어레이로 분포된 복수의 접합 부재(예컨대, 접합 핀)를 갖는 접합 기구에 의해 제공될 수 있으며, 이때 개별 접합 부재들은 이격되어 선택된 백분율의 폐쇄된 접합 영역을 제공하도록 작동적으로 구성된다. 특정 양태에서, 백분율 접합 영역은 적어도 최소값이 약 5%일 수 있다. 백분율 접합 영역은 적어도 약 7%일 수도 있으며, 소정의 이득을 제공하기 위해 선택적으로는 약 10%일 수도 있다. 다른 양태에서, 백분율 접합 영역은 최대 약 50% 또는 60%까지일 수 있다. 백분율 접합 영역은 약 30% 내지 약 40%까지 일수도 있으며, 소정의 성능을 제공하도록 선택적으로 약 20%까지일 수도 있다. 특정 구성에서, 백분율 접합 영역은 약 13%일 수도 있다.

개별적인 전기 전도성 회로 경로[예컨대, 회로 경로(22) 및/또는 회로 경로(24)]는 특히 대응하는 접합 위치의 대체로 기부 부근에서 소정의 전기 저항값을 가질 수 있다. 소정의 양태에서, 전기 저항값은 대체로 0Ω/m(옴/미터)일 수 있다. 다른 양태에서, 전기 저항값은 약 1㏁/m(메가-옴/미터) 이하일 수 있다. 전기 저항값은 약 1㏀/m(킬로-옴/미터) 이하일 수도 있으며, 개선된 효율을 제공하기 위해 선택적으로 약 100Ω/m 이하일 수도 있다.

다른 양태에서, 개별적인 전기 전도성 회로 경로의 저항값은 대체로 전기 전도성 재료의 mil당 스퀘어당 0옴(zero ohms per square per mil, Ω/square per mil)일 수 있으며, 이때 1mil은 0.0254㎜(0.001인치)이다. 저항값은 0.1Ω/mil당 스퀘어일 수도 있으며, 선택적으로는 1Ω/mil당 스퀘어 정도로 낮을 수도 있다. 또 다른 양태에서, 저항값은 최대값이 약 33㏀/mil당 스퀘어 이하일 수도 있다. 저항값은 16㏀/mil당 스퀘어 이하일 수도 있으며, 개선된 효율을 제공하기 위해 선택적으로 약 8㏀/mil당 스퀘어 이하일 수도 있다.

"mil당 스퀘어당 옴"으로 환산한 저항값을 결정하기 위한 적절한 절차는 ASTM F 1896-98(2004년 재승인), 인쇄된 전도성 재료의 전기 저항성을 결정하기 위한 시험 방법( Test Method for Determining the Electrical Resistivity of a Printed Conductive Material )이다.

본 방법의 다른 양태는 개별적인 전기 전도성 접합 경로[예컨대, 전기 접합 경로(30) 및/또는 전기 접합 경로(50)]가 선택된 전기 저항값을 제공하도록 구성되는 구성을 가질 수 있다. 특정 양태에서, 저항값은 0옴 정도로 낮을 수 있다. 저항값은 0.1Ω 정도로 낮을 수도 있으며 소정의 성능을 제공하기 위해 선택적으로는 0.5Ω 정도로 낮을 수도 있다. 다른 양태에서, 전기 저항값은 최대값이 약 1㏀이하일 수도 있다. 저항값은 100Ω이하일 수도 있으며, 개선된 성능을 제공하기 위해 선택적으로 약 10Ω이하일 수도 있다.

저항값이 너무 크거나 또는 소정값을 벗어나면, 과도한 전력 소비와 과도한 설계 복잡성이 발생한다. 또한, 관련된 회로의 계측 감도와 계측 정밀도가 저하될 수 있다.

도 3을 참조하면, 개별 접합 경로의 저항은 (a) 제1 저항값(R1)을 결정하기 위해 작동 지점(A)으로부터 접합 경로에 바로 인접하여 상대적으로 지점(A)에 가까운 지점(Aa)까지의 제1 회로 경로의 저항을 계측하는 단계와, (b) 제2 저항값(R2) 을 결정하기 위해 작동 지점(B)으로부터 접합 경로에 바로 인접하여 상대적으로 지점(B)에 가까운 지점(Bb)까지의 제2 회로 경로의 저항을 계측하는 단계와, (c) 총 저항값(R_T)을 결정하기 위해, 지점(A)으로부터 지점(Aa)으로 직선으로 연장하고, 접합 경로를 통해 직선으로 연장하고, 지점(Bb)로부터 지점(B)으로 직선으로 연장하는 경로를 따르는 전체 저항을 계측하는 단계를 채용하여 결정될 수 있다.

따라서, R_B=R_T-R₁-R₂이며, 이때 R_B는 지점(A)과 지점(B) 사이에 개재된 개별 접합 경로의 저항이다.

개별 전기 접합 위치는 또한 소정의 접합 강도를 제공하도록 구성될 수 있다. 특정 양태에서, 접합 강도는 제1 전기 전도성 회로 경로(22)가 제1 기재[예컨대, 층(28)]의 제1 주 지향 표면(32)에 적용되었을 때 그리고 개별적으로 제공된 제2 전기 전도성 경로(24)가 제2 기재[예컨대, 층(36)]의 주 지향 표면에 적용되었을 때 증가될 수 있다.

접합 위치에서의 기계적 접합 강도는 구성 요소 재료 강도의 함수로서 계측될 수 있으며, 특정 양태에서 가장 낮은 구성 요소 재료 강도를 갖는 구성 요소 재료의 강도의 적어도 10%일 수 있다. 바람직하게는, 전도성 기계 접합 강도는 가장 낮은 구성 요소 부재 강도를 갖는 구성 요소 재료 강도의 적어도 40%일 수 있다. 더욱 바람직하게는, 전도성 기계 접합의 강도는 가장 낮은 구성 요소 부재 강도를 갖는 구성 요소 재료 강도의 적어도 80%일 수 있다.

특정 구성에서, 개별 접합 위치는 전단으로 측정하였을 때 소정의 접합 강도 를 가질 수 있다. 개별 접합 위치에서의 접합의 전단 강도(shear-strength)는 대응하는 상호 연결 회로 경로와 함께 채용된 가장 약한 기재 또는 차단 재료의 장력(tnesile-strength)의 약 100% 또는 그 이상일 수 있다. 개별 전기 접합 위치의 접합 강도는 대응하는 상호 연결 회로 경로와 함께 채용된 가장 약한 기재 또는 차단 재료의 장력의 약 200% 또는 그 이상일 수도 있다. 백분율 접합 강도는 개선된 이득을 제공하기 위해 대응하는 상호 연결 회로 경로와 함께 채용된 가장 약한 기재 또는 차단 재료의 장력의 약 300% 또는 그 이상일 수도 있다. 다른 양태에서, 개별 접합 위치에서의 전단 강도는 적어도 대응하는 상호 연결 회로 경로와 함께 채용된 가장 약한 기재 또는 차단 재료의 전단 강도의 약 10%일 수 있다. 개별 전기 접합 위치의 백분율 접합 전단 강도는 적어도 대응하는 상호 연결 회로 경로와 함께 채용된 가장 약한 기재 또는 차단 재료의 장력의 약 40%일 수도 있으며, 선택적으로 소정의 성능을 제공하기 위해 대응하는 상호 연결 회로 경로와 함께 채용된 가장 약한 기재 또는 차단 재료의 장력의 약 80%까지 일 수도 있다.

재료의 장력을 결정하기 위한 적절한 절차는 ASTM D3039/D3039M-00, 폴리머 매트릭스 복합체 재료용 표준 시험 방법( Standard Test Method for Tensile Properties of Polymer Matrix Composite Materials )이다. 재료의 전단 강로를 결정하기 위한 적절한 절차는 ASTM D3518/D3518M-94, ±45°라미네이트의 장력 시험에 의한 폴리머 매트릭스 복합체 재료의 평면 전단 반응용 표준 시험 방법( Standard Test Method for In - Plane Shear Response of Polymer Matrix Composite Materials by Tensile Test of a ±45° Laminate )이다.

개별 전기 접합 위치의 백분율 접합 강도를 결정하기 위해, 아래와 같은 계산이 채용되었다.

% 접합 강도 = 100 * (접합 전단 강도) ÷ (기재 장력)

접합 위치는 임의의 작동 구성을 가질 수 있다. 예컨대, 접합 위치에서의 접합은 임의의 작동 형상 또는 분포를 가질 수 있다. 접합 형상은 불규칙적일 수 있거나, 대체로 규칙적일 수 있다. 접합 분포는 패턴화되거나 또는 패턴화되지 않을 수도 있으며, 소정의 패턴은 필요에 따라 규칙적이거나 불규칙적일 수 있다. 다른 구성에서, 개별 전기 접합 위치는 소정의 접합 영역에 걸쳐 연장하도록 구성될 수 있다. 접촉의 전도성 표면 영역은 상호 연결 접합 경로의 저항값에 상당한 영향을 미칠 수 있다. 접합은 충분한 수준의 강도 및 높은 전도성을 제공하는 접합 영역을 생성하도록 구성되는 것이 바람직하다.

특정 양태에서, 접합 영역은 최소값이 적어도 약 3.5㎟일 수 있다. 접합 영역은 적어도 약 10㎟일 수도 있으며 소정의 이득을 제공하기 위해 선택적으로 적어도 약 25㎟일 수도 있다. 다른 양태에서, 접합 영역은 최대값이 약 1000㎟까지 이거나 또는 그 이상일 수도 있다. 접합 영역은 약 100㎟까지일 수도 있으며, 개선된 효율을 제공하기 위해 선택적으로 약 35㎟까지일 수도 있다.

접합 영역이 소정값을 벗어나면, 접합 영역의 강도 및 전도성은 너무 낮아질 수 있거나 또는 접합 영역은 소정의 회로 경로를 지지하기 위해 가용할 수 있는 기재 영역을 과도하게 감소시킬 수 있다.

다른 구성은 대체로 액체 불투과성이도록 구성된 개별 접합 위치를 가질 수 있다. 특히, 접합 위치는 접합 영역에 걸쳐 연장하고 약 1㎜의 거리만큼 접합 영역의 주연부를 지난 구역 내에서 대체로 액체 불투과적일 수 있다. 본 발명의 다양한 구성에서, 작동적 액체 불투과성 재료는 상당한 수준의 누설을 허용하지 않으면서 물의 적어도 약 45㎝의 수두(hydrohead)를 지지할 수 있는 구조를 가질 수 있다. 액체 투과에 대한 재료의 저항을 결정하기 위한 적절한 기술은 1968년 12월 31일 수행된 연방 시험 방법 표준 FTMS 191 Method 5514(Federal Test Method Standard FTMS 191 Method 5514, dated 31 December 1968), 또는 대체로 이와 동등한 절차이다.

또 다른 구성에서, 개별 회로 경로[예컨대, 회로 경로(22), (24) 및/또는 (38)]는 소정의 교차 데클 폭(cross deckle width) 치수(44)(예컨대, 도 1 및 도 2)를 구비할 수 있다. 특정 양태에서, 교차 데클 폭은 최소값이 적어도 약 0.01㎝일 수 있다. 교차 데클 폭은 적어도 약 0.02㎝일 수도 있으며 소정의(개선된) 이득을 제공하기 위해 적어도 약 0.03㎝일 수도 있다. 다른 양태에서, 교차 데클 폭은 최대값이 약 1㎝ 까지이거나 또는 그 이상일 수 있다. 교차 데클 폭은 약 0.5㎝ 까지일 수도 있으며, 소정의 효율을 제공하기 위해 선택적으로 약 0.1㎝일 수도 있다.

개별 회로 경로의 교차 데크 폭이 소정값을 벗어난 경우, 전도성 재료의 비용이 과도하게 높아질 수도 있다. 그 결과 최종 제품의 제조 비용이 소정 범위를 벗어날 수 있다.

개별 회로 경로의 면적 및 폭 치수는 표준 현미경 기술을 채용하여 결정될 수 있다. 이러한 기술은 일반적이며 공지되어 있다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 방법의 다른 양태는 소정의 센서 데이터를 제공할 수 있는 센서 기구(46)에 작동적으로 연결된 적어도 하나의 전기 전도성 회로 경로[예컨대, 회로 경로(22)]를 포함할 수 있다. 다른 양태에서, 적어도 다른 전기 전도성 회로 경로[예컨대, 회로 경로(24)]는 센서 데이터를 작동적으로 수용하고 소정의 신호 데이터를 제공하는 전자 프로세서 기구(48)에 작동적으로 연결될 수 있다.

임의의 적절한 검출, 감지 또는 지시 장치 또는 시스템이 본 방법과 합체된 센서 기구(46)를 제공하도록 작동적으로 채용될 수 있다. 적절한 센서 기구는 예컨대, 습윤 센서, 이동 센서, 온도 센서, 습기 센서, 압력 센서, 피스톤 센서, 근접 센서, 광 센서, 취기 센서(odor sensor) 등과 이들의 조합을 포함할 수 있다.

적절한 정보 또는 데이터는 본 발명에 의해 발생된 센서 데이터 내에 작동적으로 포함될 수 있다. 적절한 센서 데이터는 예컨대, 데이터 관련 저항, 전압, 커패시터, 인덕턴스, 습윤, 이동, 온도, 습도, 압력, 위치, 근접도, 광, 방향 등과 이들의 조합을 포함할 수 있다.

적절한 분석, 계산 또는 할당 장치 또는 시스템이 전자 프로세서 기구(48)와 함께 작동적으로 포함될 수 있다. 적절한 전자 프로세서 기구는 예컨대, 마이크로 제어기, 마이크로 프로세서, 아날로그 대 디지털 변환기, FPGA(장 프로그램 가능 케이드 어레이, Field Programmable Gate Array), EEPROM(전기적으로 제거 가능한 프로그램 가능 판독 전용 메모리, Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), 전자 메모리 장치 등과 이들의 조합을 포함할 수 있다. 전자 프로세서는 예컨대, 디지털 또는 아날로그 데이터를 수집, 처리, 저장, 분석, 또는 전환하거나 피드백을 제공하고 또한 이들의 조합을 수행할 수 있다.

임의의 적절한 정보 또는 데이터는 본 방법과 함께 발생된 신호 데이터 내에 작동적으로 포함될 수 있다. 적절한 신호 데이터는 예컨대, 광, 음향, 촉감, 방향, 생체 전기 충격(bio-electircal impulse), 생체 계측학 데이터, 이동, 진동, 무선 통신 등에 부속된 데이터와 이들의 조합을 포함할 수 있다.

소정의 구성에서, 전자 프로세서 기구(48)는 신호 데이터를 다른 상대적으로 원격인 위치로 전달하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 대표적으로 도시된 바와 같이 본 발명의 방법은 신호 데이터를 무선 통신 링크로 원격 수신 장치(56)까지 전달하도록 구성된다.

도 4 및 도 5는 본 발명을 포함하도록 구성될 수 있는 대표적으로 도시된 개인용 케어 용품과 같은 적절한 용품의 일 예를 도시한다. 대표적으로 도시된 바와 같이, 용품(60)은 예컨대 유아용 기저귀 또는 아동 케어 훈련 바지를 제공하도록 구성될 수 있다. 용품은 외부 덮개층(62), 외부 덮개의 신체측 표면을 따라 배치된 제1 회로 경로 및 외부 덮개의 외부 의복측 표면을 따라 배치된 적어도 제2 회로 경로를 구비할 수 있다. 대표적으로 도시된 바와 같이, 제1 보조 회로 경로(22a)는 외부 덮개의 신체측 표면을 따라 배치될 수 있고, 제2 보조 회로 경로(24a)는 외부 덮개의 외부 의복측 표면을 따라 배치될 수 있다.

특정 구성에서, 제1 회로 경로(22, 22a)는 소정의 센서 기구에 작동적으로 연결될 수 있다. 대표적으로 도시된 구성에서, 예컨대 센서 기구는 습윤 센서일 수 있다. 센서 기구는 예컨대, 모니터링된 이벤트의 무선 지시, 청각적 지시, 시각적 지시 및/또는 촉각적 지시에 부속된 기능 또는 작업을 하나 이상 제공하도록 구성될 수 있다. 또한, 센서 기구는 예컨대, 다수의 이벤트, 이벤트들 사이의 시간 길이에 속한 기능 또는 작업의 하나 이상을 제공할 뿐만 아니라 사용자에 의해 요구될 때 선택된 이벤트에 속한 임의의 다른 통계를 제공하도록 구성될 수 있다. 대표적으로 도시된 바와 같이, 센서 기구는 용품(60) 내에 존재하고 소정의 문턱값 수준 위로 존재하는 수용액의 존재를 탐지하도록 구성될 수 있다.

또한, 제2 회로 경로(24, 24a)는 소정의 전자 프로세서 기구에 작동적으로 연결될 수 있다. 대표적으로 도시된 구성에서, 예컨대 전자 프로세서 기구는 마이크로프로세서일 수 있다. 전자 프로세서 기구는 예컨대, 데이터 전환(아날로그에서 디지털 또는 디지털에서 아날로그), 데이터 저장, 소정의 반응 유발, 사용자의 간섭 허용, 신호 조절 제공, 알고리즘 계산 및 처리 등과 이들의 조합을 포함할 수 있다.

대표적으로 도시된 바와 같이, 제1 회로 경로(22 및/또는 22a)의 적어도 소정 부분은 사전에 결정된 제1 전기 접합 위치(26)에서 제1 회로 경로(24 및/또는 24a)의 적어도 작동 부분에 기부가 인접하게 위치된다. 외부 덮개(62)는 제1 회로 경로와 제2 회로 경로 사이에 개재된 위치를 가지며, 제1 접합 위치에서 제1 회로 경로와 제2 회로 경로 사이에 개재된 전기 절연 차단층을 제공하는 재료로 구성된다. 제1 회로 경로(22 및/또는 22a)는 제1 접합 위치에 위치된 기계적 접합으로 외부 덮개(62)의 두께 치수를 통해 제2 회로 경로(24 및/또는 24a)에 작동적으로 연결되도록 구성된다. 바람직하게는, 기계적 접합은 초음파 접합을 포함한다. 기계적 접합은 지정된 제1 회로 경로와 제1 접합 위치의 지정된 제2 회로 경로 사이에 전기 전도성 접합 경로(30)를 제공하도록 구성된다. 대표적으로 도시된 바와 같이, 개별적으로 제공된 외부 전자 프로세서 기구(48)는 제2 회로 경로(24 및/또는 24a)에 작동적으로 연결될 수 있다. 소정의 구성에서, 전자 프로세서 기구(48)는 외부 덮개(62)의 외부 표면상의 제2 회로 경로(24 및/또는 24a)에 제거 가능하게 부착되거나 또는 제거 가능하게 연결될 수 있다. 따라서, 전기 전도성 접합 경로는 작동적 전기 전도성 연결에 의해 내부에 위치된 센서 기구를 개별적으로 제공된 외부 전자 프로세서 기구에 작동적으로 연결하도록 채용될 수 있다.

또한, 용품(60)은 상부 시트 또는 신체측 라이너 층(64)과, 외부 덮개층(62)과 상부 시트층(64) 사이에 위치된 흡수 구조체(66)를 포함한다. 또한, 용품(60)은 체결구, 탄성 부재, 전달층, 분포층 등과 같은 다른 구성 요소를 필요에 따라 공지된 종래의 장치에 포함할 수 있다.

외부 덮개층(62)은 임의의 작동 재료로 구성될 수 있으며, 작동적으로 액체 투과적이도록 구성되거나 구성되지 않을 수도 있다. 특정 구성에서, 외부 덮개층(62)은 작동적 액체 불투과층을 제공하도록 구성될 수 있다. 외부 덮개층은 예컨대, 폴리머 필름, 직포, 부직포 등과 이들의 조합 또는 이들이 복합체를 포함할 수 있다. 예컨대, 외부 덮개층(62)은 직포 또는 부직포에 적층된 폴리머 필름을 포함할 수 있다. 특정 구성에서, 폴리머 필름은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리 에스테르 등과 이들의 조합으로 구성될 수 있다. 또한, 폴리머 필름은 미세 양각(micro-embossed)될 수 있다. 바람직하게는, 외부 덮개층(62)은 체액의 통과를 방지하면서 작동적으로 공기 및 습기 증기를 용품 외부로, 특히 흡수체[예컨대, 저장 또는 흡수 구조체(66)] 외부로 충분하게 통과시킬 수 있다.

상부 시트층(64)은 임의의 작동 재료로 구성될 수 있으며, 복합체 재료일 수도 있다. 예컨대, 상부 시트층은 직포, 부직포, 폴리머 필름 등과 이들의 조합을 포함할 수 있다. 부직포의 예는 스펀본드 섬유, 멜트블로운 섬유, 코폼 섬유, 카디드 웨브, 본디드-카디드 웨브(bonded-carded web) 등과 이들의 조합을 포함한다. 에컨대, 상부 시트 층은 직포, 부직포, 작동적으로 액체 투과적이도록 구성된 폴리머 필름 등과 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상부 시트층을 구성하기 위한 적절한 재료의 다른 예는 레이온, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 나일론 또는 다른 열 접합 가능 섬유의 본디드-카디드 웨브, 폴리프로필렌 및 폴리데틸렌의 코폴리머와 같은 폴리올레핀, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 폴리라틱산(polylactic acid)과 같은 지방족 에스테르(aliphatic ester), 미세공 필름 웨브, 순 재료(net material) 등과 이들의 조합을 포함할 수 있다.

또한, 상부 시트층(64)은 상부 시트를 더욱 친수적이게 하기 위해 계면 활성제로 처리된 신체측 표면의 적어도 일부를 가질 수 있다. 계면 활성제는 도달 체액이 더욱 용이하게 상부 시트층을 통과할 수 있게 한다. 또한, 계면 활성제는 월경액과 같은 도달 체액이 용품의 다른 구성 요소로[예컨대, 흡수체 본체 구조체(66)로] 상부 시트층을 관통하지 않고 상부 시트층을 흐르게 될 가능성을 축소할 수 있다. 특정 구성에서, 계면 활성제는 흡수체의 상부 신체측 표면을 중첩하는 상부 시트층(64)의 상부 신체측 표면의 적어도 일부를 가로질러 대체로 균일하게 분포될 수 있다.

상부 시트층(64)은 통상 흡수 구조물의 상부 신체측 표면 위에서 연장하지만, 용품 주위를 추가적으로 연장하여 흡수 구조체를 부분적으로 또는 전체적으로 둘러싸거나 수납할 수도 있다. 대안으로, 상부 시트층(64)과 외부 덮개층(62)은 흡수 구조체(66)의 말단 주연 에지를 넘어 외부로 연장하는 주연 마진을 가질 수 있으며, 흡수 재료는 소정의 크기와 형상을 갖는 입자 형태일 수 있다. 본 발명에 사용되기에 적합한 초흡수 재료는 공지되어 있다. 일반적으로, 물-팽창(water-swellable) 가능하고 대체로 물에 녹지 않는 히드로겔-형성 폴리머 흡수 재료(초흡수제)는 적어도 약 10배, 바람직하게는 약 20배 가능하게는 약 100배 이상의 중량의 물을 흡수할 수 있다.

또한, 흡수 본체 구조체(66)는 복합체를 포함할 수 있다. 흡수 복합체는 필요에 따라 예컨대, 흡입층, 분배층 및/또는 저장/보유층을 포함할 수 있다.

센서를 포함하는 개인 케어 용품의 일 예는 발명의 명칭이 "사용하게 편리한 신호 장치를 구비한 의복(GARMENTS WITH EASY-TO-USE SIGNALING DEVICE)"이며 2005년 12월 15일 출원된 Andrew Long 등의 미국 특허 출원 번호 제11/303,283호(변호사 번호 22,139)에 개시된다. 이 특허의 전체 기재는 일치하는 방식으로 참조로서 본원에 포함되었다.

본 발명의 기술은 예컨대, 외부 덮개의 액체 불투과성 차단 특성을 저하시키 지 않고 외부 덮개의 제품 외부 표면상의 임의의 지점에 반영구적 알람이 배치된 제품용 습기 표시기를 제공하도록 구성된다. 다른 구성에서, 본 발명의 기술은 재킷을 구성하는데 사용된 일회용 재료로 합체된 내부 배선 하니스(internal wiring harness)를 갖는 EKG 재킷을 생성하도록 채용될 수 있다. 또한, 재킷은 재킷의 외부 표면에 위치된 전기 인터페이스에 배선 하니스를 작동적으로 상호 연결하는 재킷 재료의 두께를 통한 전도성 경로를 포함할 수 있다. 따라서, 상기 인터페이스는 EKG 모니터링 장치 또는 시스템에 작동적으로 연결될 수 있다. 또 다른 구성에서, 본 발명의 기술은 무균 랩 또는 붕대의 소정의 액체 불투과성 차단 특성을 손상시키지 않고 무균 랩 또는 붕대에 매설된 센서에 전기 접속을 형성하도록 채용될 수 있다.

후속하는 예들은 본 발명의 특정 구성을 설명하며, 본 발명의 더욱 상세한 이해를 제공하기 위해 제공되었다. 예들은 본 발명의 범주를 어떠한 방식으로도 제한하려고 의도되지 않았다. 전체 개시물의 완전한 이해로부터, 청구항의 범주 내의 다른 구성이 당업자에게 용이하게 이해될 것이다.

예 1-3

제1 재료는 12㎛ 두께의 폴리에스테르 기재층과 12㎛ 두께의 알루미늄 호일에 의해 제공된 제1 회로 경로로 구성된 복합체 필름이었다. 12㎛ 두께의 알루미늄 회로 경로는 폴리에스테르 기재상으로 전도성 알루미늄 잉크를 인쇄함으로써 용이하게 제공될 수 있다. 제2 재료는 필름의 일측에 인쇄된 100㎚ 두께의 제2 구리 회로 경로를 갖는 25.4㎛[0.75mil(0.00075인치)]의 폴리 필름으로 구성되었다.

접합 전, 재료들은 구리 회로 경로가 25.4㎛(0.75mil) 폴리 필름의 일측 상에 존재하고 알루미늄 회로 경로는 25.4㎛(0.75mil) 폴리 필름의 반대측에 대해 존재하도록 배열되었다. 알루미늄 회로 경로는 구리 회로 경로와 작동적으로 정렬되었으며, 알루미늄 호일 재료는 25.4㎛(0.75mil) 폴리 필름의 두께를 통해 인쇄된 구리 회로 경로에 접합되었다. BRANSON 초음파 접합기 Model 931이 견본들을 접합하는데 사용되었다. 20㎑ 접합기가 50PSI 접합 압력으로 설정되었으며 670줄(Joule)로 에너지를 제한한 에너지 모드로 설정되었다. 접합 시간은 가변적일 수 있다. 접합기의 초음파 혼은 각 변이 152.4㎜ 및 3870.96㎜(6inch by 3/8inch)인 3 게인 혼(gain horn)이었으며, 접합을 위해 선택된 인쇄된 구리 회로 경로에 대해 위치되었다. 접합기의 앤빌은 알루미늄 호일 회로 경로를 운반하는 폴리에스테르 기재에 대해 위치되었으며, 알루미늄 회로 경로와 작동적으로 정렬되었다. 앤빌은 접합 핀이 40도 원뿔각, 약 0.965㎜의 상부 직경 및 약 0.889㎜의 높이를 갖는 복수의 프루스타-원뿔(frusta conical) 접합 핀에 의해 제공된 불연속 접합 패턴을 제공하도록 구성되었다. 접합 핀은 접합 위치에 걸쳐 대체로 엇갈린 어레이로 분포되었다. 또한, 접합 핀은 약 13.3%의 폐쇄 접합 영역의 백분율을 제공하도록 구성되었다. 3개의 접합 견본이 생성되었으며, 접합 작업의 결과는 아래 표 1에 요약되었다.

비교 예 4

제1 재료는 제1 구리 회로 경로가 약 100㎚의 두께로 필름의 일측에 전도적으로 인쇄된 25.4㎛(0.75mil)인 제1 폴리 필름으로 구성되었다. 제2 재료는 제2 구리 회로 경로가 제2 필름의 일측에 100㎚의 두께로 인쇄된 25.4㎛(0.75mil)인 제2 폴리 필름으로 구성되었다.

접합 전에, 재료들은 제1 구리 회로 경로가 25.4㎛(0.75mil)인 제1 폴리 필름의 일측에 존재하고, 제2 구리 회로 경로가 25.4㎛(0.75mil)인 제1 폴리 필름의 반대측에 존재하도록 배열되었다. 제2 구리 회로 경로는 제1 구리 회로 경로와 작동적으로 정렬되었고, 제1 구리 회로 경로는 25.4㎛(0.75mil)인 제1 폴리 필름의 두께를 통해 제2 구리 회로 경로에 접합되었다. BRANSON 초음파 접합기 Model 931은 견본들을 접합하는데 사용되었다.

접합 압력, 에너지, 시간 및 앤빌 표면은 필름 재료의 두께를 통해 제1 구리 회로 경로와 제2 구리 회로 경로 사이의 전도성 접합 경로를 형성하려고 시도할 때 변경되었지만, 발생된 접합 경로는 1M-Ω보다 큰 과도하게 높은 저항을 가졌다.

견본은 접합된 회로 경로들 사이에 개재된 필름의 두께를 통해 충분히 낮은 저항(및 충분히 높은 전도성)을 갖는 접합 경로를 제공하도록 지정된 접합 위치에 전도성 재료의 두꺼운 인쇄가 요구된다는 것을 실증하였다. 접합 에너지, 압력, 시간 및 초음파 접합기 스타일은 매우 가변적이며 전도성 구성 요소를 포함하는 기재에 따라 결정된다.

당업자는 본 발명이 발명의 범주 내에서 다양하게 변경 및 변화될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 상술된 상세한 설명 및 예들은 단지 도시적인 것을 의미하며, 어떠한 방식으로도 첨부된 청구항에 설명된 본 발명의 범주를 제한하지 않는다.

Claims

제1 전기 전도성 회로 경로를 제공하는 단계와,

제2 전기 전도성 회로 경로를 개별적으로 제공하는 단계와,

사전에 결정된 제1 접합 위치에서 제1 회로 경로의 일부를 제2 회로 경로의 일부에 기부가 인접하도록 위치시키는 단계와,

제1 접합 위치에서 제1 회로 경로와 제2 회로 경로 사이에 개재된 제1 전기 절연 차단층을 제공하는 단계와,

제1 접합 위치에서 제1 회로 경로를 제2 회로 경로에 기계적으로 접합하는 단계를 포함하고,

기계적 접합은 제1 접합 위치에서 제1 회로 경로와 제2 회로 경로 사이의 전기 전도성 접합 경로를 제공하도록 구성되는 방법.
제1항에 있어서, 기계적 접합은 초음파 접합을 포함하고,

제1 전기 전도성 회로 경로는 전류에 대해 사실상 비전도성인 제1 기재에 적용되었으며,

제1 기재는 제1 전기 절연 차단층을 제공하도록 구성되는 방법.
제2항에 있어서, 제1 전기 전도성 회로 경로는 제1 전기 전도성 재료의 액체 상태로부터 제1 전기 전도성 재료를 인쇄함으로써 적용되는 방법.
제2항에 있어서, 제1 기재는 연화점 온도가 약 150℃까지인 제1 기재 재료에 의해 제공되는 방법.
제2항에 있어서, 제1 기재는 연화점 온도가 약 150℃까지인 제1 필름 또는 부직포 재료에 의해 제공되는 방법.
제2항에 있어서, 제1 기재는 연화점 온도가 약 150℃까지이며, 가요성 값이 약 0.03gf*㎠/㎝까지인 제1 필름 또는 부직포 재료에 의해 제공되는 방법.
제2항에 있어서, 개별적으로 제공된 제2 전기 전도성 회로 경로는 사실상 전류에 대해 비전도적인 제2 기재에 적용되는 방법.
제7항에 있어서, 제2 전기 전도성 회로 경로는 제2 전기 전도성 재료의 액체 상태로부터 제2 전기 전도성 재료를 인쇄함으로써 적용되는 방법.
제7항에 있어서, 제2 기재는 연화점 온도가 약 150℃까지인 제2 필름 또는 부직포 재료에 의해 제공되는 방법.
제7항에 있어서, 제1 기재는 연화점 온도가 약 150℃까지이며 가요성 값이 약 0.03gf*㎠/㎝까지인 제1 필름 또는 부직포 재료에 의해 제공되는 방법.
제1항에 있어서, 제1 전기 전도성 회로 경로는 센서 데이터를 제공하는 센서 기구에 작동적으로 연결되고,

제2 전기 전도성 회로 경로는 센서 데이터를 수신하고 신호 데이터를 제공하는 전자 프로세서 기구에 작동적으로 연결되는 방법.
제1항에 있어서, 접합 경로는 제1 회로 경로와 제2 회로 경로 사이에 약 1㏀ 이하인 저항값을 갖는 방법.
제1항에 있어서, 접합 위치는 적어도 약 5%이고 약 60%까지인 백분율 접합 영역을 갖는 기구로 접합되는 방법.
제1항에 있어서, 제1 접합 위치에 위치된 회로 경로의 적어도 일부의 전도성 재료는 접합 전에, 제1 회로 경로와 제2 회로 경로 사이에 개재된 차단 층 두께의 적어도 약 5%인 조합된 두께를 갖는 방법.
제1항에 있어서, 제1 전기 전도성 회로 경로는 약 1㏀/m 이하의 저항값을 갖는 방법.
제1항에 있어서, 제1 전기 전도성 회로 경로는 약 100Ω/m 이하의 저항값을 갖는 방법.
제1항에 있어서, 제1 접합 위치는 차단층 장력의 적어도 약 10%인 접합 전단 강도를 제공하도록 구성되는 방법.
제1항에 있어서, 접합 위치는 적어도 약 3.5㎟의 접합 영역을 갖는 방법.
제1항에 있어서, 제1 접합 위치는 사실상 액체-불투과성이도록 구성되는 방법.
제1항에 있어서,

제1 전기 전도성 회로 경로는 사실상 전류에 대해 비전도적인 제1 기재에 적용되고,

제1 기재는 제1 전기 절연 차단층을 제공하도록 구성되고,

제1 전기 전도성 회로 경로는 제1 전기 전도성 재료의 액체 상태로부터 제1 전기 전도성 재료를 인쇄함으로써 제1 기재에 적용되고,

제1 기재는 연화점 온도가 약 150℃까지이며 가요성 값이 약 0.03gf*㎠/㎝까지인 제1 기재 재료에 의해 제공되고,

제1 접합 위치에서 제1 회로 경로와 제2 회로 경로 사이에 전기 전도성 접착 경로를 제공하는 기계 접합은 제1 접합 위치에서 제1 회로 경로를 제2 회로 경로에 초음파적으로 접합함으로써 제공되고,

제1 전기 전도성 회로 경로는 약 100Ω/m 이하의 저항을 가지며,

제1 접합 위치는 차단층 장력의 적어도 약 10%인 접합 전단 강도를 제공하도록 구성되고,

제1 접합 경로는 제1 회로 경로와 제2 회로 경로 사이에 약 1㏀/m 이하의 저항값을 가지며,

제1 접합 위치는 사실상 액체 불투과성인 방법.